固態(tài)電池由于能量密度高、安全性能好等優(yōu)勢(shì)，一直被視為未來(lái)取代普通鋰離子電池的候選人之一。

近日，汽車公司菲斯克扔下一顆重磅炸彈：其最新申請(qǐng)的固態(tài)電池專利能將新能源汽車?yán)m(xù)航能力提高到804公里，幾乎是現(xiàn)有新能源汽車?yán)m(xù)航里程極限的兩倍。

不僅如此，該電池的充電時(shí)間縮短至1分鐘，和加油站類似。

考慮其逆天的參數(shù)，雖然離量產(chǎn)還有一段時(shí)間，在動(dòng)力電池行業(yè)掀起革命已經(jīng)是大概率事件。

除了菲斯克，多家嗅覺(jué)敏銳的國(guó)內(nèi)外企業(yè)和機(jī)構(gòu)已經(jīng)著手研發(fā)固態(tài)電池。

對(duì)于在普通液態(tài)鋰電池上已經(jīng)建立優(yōu)勢(shì)的中國(guó)企業(yè)而言，既是艱巨的挑戰(zhàn)，也是難得的機(jī)遇。

但在具備千億市場(chǎng)空間的鋰電市場(chǎng)，笑到最后的一定是保持冷靜和謙遜的公司。

據(jù)美國(guó)Autoblog網(wǎng)站和《英國(guó)每日郵報(bào)》報(bào)道，電動(dòng)汽車制造商菲斯克(Fisker Inc.)近日申請(qǐng)了一項(xiàng)固態(tài)電池專利，不僅可將電動(dòng)汽車的續(xù)航能力提高到令人震驚的804公里，而且充電時(shí)間也縮減到短短1分鐘。

菲斯科宣稱，新電池將采用三維實(shí)體電極，提供相當(dāng)于當(dāng)前鋰離子電池2.5倍的能量密度。

在成本方面，由于材料和制造方面的進(jìn)步，它的成本僅為常規(guī)鋰離子電池2020年預(yù)計(jì)成本的1/3。

消息一出，立即驚詫了整個(gè)新能源汽車圈子。要知道，目前液態(tài)鋰電池的充電時(shí)間以小時(shí)計(jì)，配套的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程很少能夠超過(guò)400公里。

例如，特斯拉的Model 3標(biāo)配版續(xù)航354公里，頂配版續(xù)航499公里，在家里或公共的240伏充電器上充滿大約需要7-8個(gè)小時(shí)。

如果消息為真，這種固態(tài)電池帶給電動(dòng)汽車行業(yè)的將是革命性的變化。

而對(duì)于現(xiàn)有的液態(tài)鋰電池生產(chǎn)巨頭而言，這是一個(gè)不太妙的消息。

目前傳統(tǒng)鋰電池正遵循有序可預(yù)測(cè)的路徑推進(jìn)成本的下降和高端產(chǎn)能的擴(kuò)張。這也意味著，無(wú)論材料或技術(shù)怎樣突破，對(duì)電池性能的提升有限，在原有的理論框架之內(nèi)。

固態(tài)電池這個(gè)半路殺出的程咬金就不一樣了。構(gòu)建自不同的理論體系，它將帶來(lái)許多不可預(yù)料的變化。如果其性能真的如菲斯克所言那么優(yōu)良，那么這些廠家就面臨兩難的抉擇：

1、繼續(xù)專注于液態(tài)鋰電池的研發(fā)。優(yōu)勢(shì)是成本下降、性能提升路徑清晰，劣勢(shì)是未來(lái)可能被固態(tài)電池彎道超車，遭遇毀滅性打擊；

 

2、分出更多精力進(jìn)行固態(tài)電池的研究。但可能遭遇研發(fā)瓶頸。即使有突破，拋棄原有產(chǎn)業(yè)線、“壯士斷腕”也不容易做到。

不過(guò)，動(dòng)力電池廠家目前也不用太過(guò)心急。

據(jù)規(guī)劃，菲斯克的這款固態(tài)電池預(yù)計(jì)在2023年實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。其商業(yè)化的路上還包括諸多“攔路虎”：電極電流密度低、使用的溫度范圍有限、可用的材料有限、成本偏高，以及制造工藝復(fù)雜等。

從現(xiàn)在開(kāi)始到2023年內(nèi)的這五年里，很多事情都可能發(fā)生。因此，短期來(lái)看，液態(tài)鋰電池作為電動(dòng)汽車最優(yōu)選擇的地位難以被撼動(dòng)。新能源產(chǎn)業(yè)鏈上的相關(guān)公司有足夠的時(shí)間進(jìn)行從容的布局。

然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，固態(tài)電池取代液態(tài)鋰電池是大概率事件。關(guān)于此類討論早已有之。只不過(guò)這一次，菲斯克的突破讓人不得不懷疑，狼是否真的來(lái)了？

先來(lái)了解一下固態(tài)電池。其工作原理及組成單元（正極、負(fù)極、電解質(zhì)）和傳統(tǒng)鋰電池并無(wú)二致。和采用有機(jī)電解質(zhì)的液態(tài)鋰電池相比，它最大的不同在于采用聚合物、無(wú)機(jī)物等固體電解液。

液態(tài)電解質(zhì)易燃易爆，在充電過(guò)程中鋰枝晶的生長(zhǎng)容易刺破隔膜，引起電池短路，造成安全隱患。

事實(shí)上，菲斯克此前之所以會(huì)破產(chǎn)并慢慢銷聲匿跡，在很大程度上就是因?yàn)槠漕l繁出現(xiàn)的電池起火事件以及其他故障。

而固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無(wú)腐蝕、不揮發(fā)，不存在漏液?jiǎn)栴}，同時(shí)克服了鋰枝晶現(xiàn)象，因而具有極高的安全性。

此外，固態(tài)電池的能量性質(zhì)優(yōu)良，其能量密度基本可達(dá)300-400Wh/kg，預(yù)估最大潛力值達(dá)900Wh/Kg。

對(duì)于動(dòng)力鋰電池的能量密度，各國(guó)政府先后制訂了研發(fā)目標(biāo)，例如日本政府的目標(biāo)是2020 年達(dá)到250Wh/kg，2030年達(dá)到 500Wh/kg；美國(guó)2020年的目標(biāo)是350Wh/kg。中國(guó)確定的技術(shù)目標(biāo)是2020 年達(dá)到300Wh/kg，2025 年達(dá)到400Wh/kg，2030 年達(dá)到500Wh/kg。

目前液態(tài)鋰電池的能量密度存在天花板（大約為350 Wh/kg），為了達(dá)成目標(biāo)，固態(tài)電池就成了極佳的突破口。

“如果能量密度進(jìn)一步提高，大于500 Wh/kg的話，從現(xiàn)在開(kāi)始就要考慮固態(tài)鋰電池，以及鋰空氣電池、鋰硫電池等新的電化學(xué)體系探索研究”，中國(guó)工程院院士陳立泉在談到電池的未來(lái)發(fā)展時(shí)表示。

此外，固態(tài)電池還具有循環(huán)性能強(qiáng)（45000次左右）及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。在不少人心目中，它是電動(dòng)汽車最為理想的電池之一。

然而，固態(tài)電池也有缺點(diǎn)。

全固態(tài)電池主要面臨以下幾大技術(shù)難題：固態(tài)電解質(zhì)與正負(fù)極之間界面阻抗過(guò)高、固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率偏低、材料成本制備成本昂貴等。

因此，現(xiàn)在的固態(tài)電池離商業(yè)化還比較遠(yuǎn)，如果要和普通鋰離子電池在傳統(tǒng)市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)，并沒(méi)有太大的優(yōu)勢(shì)。

菲斯克也表示，其正在解決固態(tài)電池在商業(yè)化道路上遇到的其他障礙，比如低溫環(huán)境下電池的性能等。

對(duì)于這些難題，已經(jīng)不斷有企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)提出相應(yīng)的解決方案。

例如中科院青島生物能源與過(guò)程研究所針對(duì)固固界面阻抗過(guò)大的瓶頸問(wèn)題，創(chuàng)造性地提出“原位自形成固態(tài)電解質(zhì)”的解決方案，有效降低界面阻抗和提升電池綜合性能。它已開(kāi)發(fā)出6Ah大容量三元固態(tài)鋰電池，并成功用于深潛器。

業(yè)內(nèi)人士指出，一旦技術(shù)得到整合應(yīng)用，固態(tài)電池將能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并通過(guò)規(guī)模化生產(chǎn)大幅度降低生產(chǎn)成本。據(jù)Sakti3創(chuàng)始人Ann Marie Sastry表示，一旦規(guī)?；a(chǎn)，固態(tài)電池成本有望降低至100美元/kwh，僅為液態(tài)鋰電池的一半左右(液態(tài)鋰電池的成本大約在200~300美元/kwh)。

解決完商業(yè)化的難關(guān)，固態(tài)電池取代普通鋰電池只是時(shí)間問(wèn)題。

由于固態(tài)電池代表鋰電池未來(lái)的一個(gè)進(jìn)化方向，已有多家國(guó)內(nèi)外企業(yè)開(kāi)始布局。

日韓：

1、  日立

日立公司研究人員宣布其固態(tài)電池技術(shù)已經(jīng)研發(fā)完成，新一代電池可以抵御外太空極端溫度，并且已經(jīng)將這種電池送到了航天部門和企業(yè)進(jìn)行使用實(shí)踐，聲稱要在三年后的2020年量產(chǎn)上市。

事實(shí)上，日立在前沿科技上一直保持著領(lǐng)先地位，日立已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一款續(xù)航約400公里的純電動(dòng)汽車（EV）用鋰離子電池技術(shù)。

2、  豐田

豐田計(jì)劃于2020年用固態(tài)電池取代鋰電池。豐田高管表示，公司將于2020年全面實(shí)現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化，并在未來(lái)幾年內(nèi)使用鋰空氣電池。

3、  三井

2016年 11月24日，三井金屬發(fā)布了下一代的鋰離子二次電池的“全固態(tài)電池”用的硫化物固態(tài)電解質(zhì)。三井金屬將會(huì)與電池廠商和汽車廠商等合作，到2020年將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。

4、  三星

三星研究所利用硫化物類固體電解質(zhì)試制出2000mAh、175Wh/kg的壓層型全固態(tài)二次電池。

歐美：

1、  博世

德國(guó)汽車零部件巨頭博世(BOSCH)，2015年收購(gòu)美國(guó)電池公司“Seeo”。據(jù)悉，該公司已經(jīng)研發(fā)出能夠提升電動(dòng)汽車2倍續(xù)航能力的新一代固態(tài)鋰電子電池。

2、  大眾

大眾CEO穆倫表示，他們已經(jīng)在計(jì)劃下一代電動(dòng)車中嵌入里程超過(guò)1000公里的固態(tài)電池，并將在2025年量產(chǎn)。

3、  Sakti3

2015年獲得英國(guó)富豪詹姆斯-戴森(JamesDyson)1500萬(wàn)美元的投資，其開(kāi)發(fā)的固態(tài)電池以陶瓷為電解質(zhì)，金屬鋰或鋰類合金為負(fù)極，能量密度達(dá)1000wh/L，目前仍處于研發(fā)階段。

4、  Bolloré

其子公司法國(guó)BatScap產(chǎn)業(yè)化的全固態(tài)二次電池（LMP），目前已批量應(yīng)用在法國(guó)的EV共享服務(wù)汽車“Autolib”和小型電動(dòng)巴士“Bluelus”，總應(yīng)用超過(guò)3000輛。

中國(guó)：

1、  寧德時(shí)代

CATL在硫化物固態(tài)電池方面比較成熟，目前正加速開(kāi)發(fā)EV用的硫化物全固態(tài)鋰金屬電池研發(fā)的步伐，并在規(guī)?；a(chǎn)上提出了初步的工藝路線。

2、  珈偉股份

11月17日珈偉股份表示“目前鋰電池工廠已進(jìn)入設(shè)備的安裝調(diào)試階段，預(yù)計(jì)12月中下旬將正式投產(chǎn)，即將量產(chǎn)的電池主要為快充的類固態(tài)電池。”

3、  國(guó)軒高科

國(guó)軒高科9月29日在深交所互動(dòng)易平臺(tái)上稱公司已在日本研究院開(kāi)展固態(tài)電池技術(shù)研發(fā)，將盡快推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)度。

此外，媒體報(bào)道過(guò)的有意在固態(tài)電池上進(jìn)行布局的國(guó)內(nèi)企業(yè)還有堅(jiān)瑞沃能、當(dāng)升科技、贛鋒鋰業(yè)等。

雖然國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)在新技術(shù)上保持了敏銳的嗅覺(jué)，但此次菲斯克的突破也給諸多企業(yè)敲響了警鐘。

2017年前三季度，全球動(dòng)力電池出貨量排名前十的企業(yè)中中國(guó)企業(yè)占據(jù)六席，優(yōu)勢(shì)非常明顯。但應(yīng)當(dāng)看到的是，作為高科技行業(yè)，技術(shù)的重大突破很容易引發(fā)整個(gè)行業(yè)的洗牌。

日本企業(yè)的他山之石非常典型。很多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，日本由于發(fā)展路線原因，純電動(dòng)汽車技術(shù)已經(jīng)落在了后頭。

但從豐田2022年量產(chǎn)固態(tài)電池、GS Yuasa2020年續(xù)航翻倍上就可以看出來(lái)，未來(lái)的新能源市場(chǎng)，在固態(tài)電池上發(fā)力的日本依舊可能是巨頭，和中國(guó)企業(yè)形成競(jìng)爭(zhēng)。

由此可見(jiàn)，新能源汽車的發(fā)展不會(huì)一帆風(fēng)順。歷史上很多例子說(shuō)明了，一個(gè)看似穩(wěn)固的行業(yè)離顛覆只差三天。居安思危才是各動(dòng)力電池廠家應(yīng)持的態(tài)度。